泡沫混凝土制备可行性报告.doc

泡沫混凝土制备可行性报告报告人 尹志伟 崔琦杰 李松庭日 期 2013-9-23 泡沫混凝土制备可行性报告一实验目的1.了解泡沫混凝土的性能特点、材料组成及制备工艺。2.提高实验操作技能和理论联系实际的能力。3.提高自主创新能力、团队合作能力和工程实践素质。二实验原理1.泡沫混凝土的组成和性质泡沫混凝土时指用机械方法将掺有泡沫剂的水溶液制备成泡沫，加入到含硅质材料(砂、粉煤灰)、钙质材料(石灰、水泥)、水及助剂组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、蒸气养护而成的一种轻质多孔混凝土。它具有轻质、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、抗震性能好、可泵性好、防水能力强、价格低廉等优点。2.气泡的形成原理及过程气泡的形成原理就是表面活性剂在气液界面的吸附与定向排列。(1)气泡在水中的形成。气体进入含有表面活性剂的水溶液中时,在气体团和水溶液的界面上就会迅速吸附大量的表面活性剂分子。这些表面活性剂分子由于定向排列作用,就整齐地排列在水与空气的界面。(2)气泡在水中的上升和再次吸附表面活性剂。气泡会很快飘浮上升到液体表面,气泡到达液面时,由于液面上己吸附完一层定向排列的表面活性剂,这层表面活性剂所形成的很薄的水膜,会再一次包覆上升的气泡,增加了气泡水膜的厚度，这时,在气泡水膜的内外两侧,排成了内外两层,里层的亲水基向外,而外层的亲水基向里,均朝向气泡的水膜,增加气泡的强度,使之不易破裂(3)气泡冲破液体表面张力浮出水面溶液。表面的张力是阻止气泡形成的主要阻力，由于表面活性剂在溶液表面的富集,溶液表面张力大大下降, 气泡浮出水面。(4)气泡离开水面形成完整的圆球体冲破液面的束缚之后,气泡在漂浮作用下离开水面,完全进入了气相中，在气泡水膜表面张力的作用下,气泡液膜产生收缩而称为圆球体。这时，一个气泡就最后形成。3. 泡沫形成泡沫混凝土气孔的过程(1)气液界面向气一液一固界面的转变泡沫本来是气液两相体系,由液面包围气体而胶凝材料浆体是水和胶凝材料颗粒形成的液一固两相体系泡沫混入胶凝材料浆体,二者就变成气一液一固三相体系。在这个阶段，气泡经历以下几个阶段，气泡由单纯的液膜变成液固复合膜，气泡收到的挤压力变大，气泡的形状发生改变。在此阶段,泡沫的机械强度仍是以液膜为主。(2)气一液一固界面向气一固界面的过渡胶凝材料的静停初凝阶段,附在气泡膜上的胶凝颗粒慢慢生成胶凝物质,产生一定的强度,但强度仍很差,不足以制成泡沫体，在水化作用开始和初期,泡沫液膜的强度仍起着主导的作用,而在后期接近初凝时,凝胶作用产生的强度占主导地位。胶凝材料初凝时间越短,水化物的胶凝性越强,泡沫就越稳定,不易破灭;反之,若胶凝材料初凝时间较长,而且胶凝性很差,不能很快在泡沫液膜上产生足够的水化产物来加强液膜,那么气泡的液膜在自身的重力排液及表面张力排液作用下一点点变薄,支撑不住浆体的挤压力,就会破灭,也就不能形成泡沫混凝土的气孔。(3)气一固界面形成在这一阶段泡沫的膜层将由液一气一固三相转变为气一固界面,当胶凝材料初凝后，水化井始加快进行，大量水化热便泡沫液膜的水分蒸发。同时，胶凝材料的水化需要大量的水，泡沫液膜及泡间的水被水化消耗。这就使泡沫的液膜逐渐减薄，最后完全消失。原来附着在气泡膜上的水化生成物，在水膜变薄的过程中，逐渐取代水膜，形成了一个包围气体的胶凝层。当泡沫液膜完全消失时，胶凝层完全封闭了空气，形成气孔壁。于是泡沫完成了向气孔转变的全过程，最终形成了气孔，而原来泡沫的液膜，也变成了坚固的混凝土气孔壁。三实验原料及设备1.实验原料普通硅酸盐水泥，粉煤灰，发泡剂，砂，矿渣，水，少量减水剂2.实验设备搅拌机，养护箱，模具，抗压强度测定仪四泡沫混凝土配合比设计在粉煤灰占干粉料总量的20% 情况下选取砂占总量6%，矿渣占总量30%，水泥占总量44%, 生产1 m3 的干密度为1200 kg/ m3 泡沫混凝土的配比计算：普通水泥与掺料总质量 Mc+ Mfa= 1200/ 1. 2= 1000 kg.粉煤灰质量 Mfa= 20%1000= 200 kg.普通水泥质量 Mc= 100044%= 440kg.矿渣质量 Mk= 100030%= 300kg.砂质量 Ms= 10006%= 60kg.用水量 Mw= 200kg.净浆体积 V1=200/2600+ 440/3100+ 200/1000+ 300/2800+ 60/2000= 0.556 m3 泡沫体积( K取1.1) V2= 1.1( 1- 0.556) = 0.488 m3 如泡沫密度实测为34kg/m3,泡沫剂使用时稀释倍数为20倍,则：泡沫液质量 My= 0.48834=16.61kg.泡沫剂质量 Mp= 19.61/( 20+ 1)=0.79kg.从而可以计算出生产1m3干密度为1200 kg/m3的泡沫混凝土需要粉煤灰200kg,普通水泥440kg ,水104 kg，矿渣300kg，砂60kg，泡沫剂0.79kg.五实验操作流程1.正交实验实验表水泥粉煤灰矿渣砂水发泡剂实验1440200300602000.79实验2440180320402200.7实验3440220280801800.88实验4420200320602200.88实验5420180280401800.79实验6420220300802000.7实验7460200280602200.7实验8460180300402000.88实验9460220320801800.79注：表中数据单位均为Kg2.实验流程 泡沫制备好之后，按试验配比称取各原料，并将称好的原料倒入搅拌锅内，搅拌2分钟；再将减水剂溶入拌合用水中，倒入搅拌锅内再搅拌 35 分钟；将制备好的泡沫加入搅拌锅内，再搅拌至泡沫均匀混合于浆体中，测试完流动度后，浇模。将试件移入养护室(202 )进行标准养护养护 24h，2天后拆模。3.性能测试表观密度、抗压强度和劈裂抗拉强度测试选用尺寸为100 mm100 mm100 mm的立方体试件,每组3个.进行表观密度测试时,提前3 d取出试样,置入120e烘箱中连续烘干3 d,然后立即进行测试.抗压强度和劈裂抗拉强度的测试在2 000kN的压力机上进行,其中抗压强度测试加载速率为0.30.5 MPa/s;劈裂抗拉强度测试加载速率为0.020.05 MPa/s.干燥收缩试件尺寸为100 mm100 mm515 mm.试件两端安置铜头,试件拆模后标准养护2 d,然后放入恒温